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人机工程学第一章

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第1章 人机工程学

第1章 人机工程学
（1）人体尺寸及人体测量技术 （2）人体的力学性能 （3）人的劳动生理功能 （4）劳动中人的心理过程 （5）人的信息传递能力 （6）人的可靠性 （7）人员的选拔和培训 （8）人的动作时间研究 （9）人体模型
1.1 人机工程学的研究内容
3.机的特性的研究
（1）信息传递技术 （2）操纵控制技术 （3）安全保障技术 （4）动力学仿真技术 （5）宜人化技术
1.1 人机工程学的研究内容
McCormick 和 Sanders 在《Human Factors in Engineering and Design》一书中给出人机工 程学的简要定义为：“为人的使用而设计” 和 “工 作 和 生活条件的最优化”。 Kroemer, Kroemer, Kroemer-lbert 等人在 《Ergonomics--How to Design for Ease and Efficiency》 一书中给出人机工程学的简要定义为：“为适当地设 计人的生活和工作环境而研究人的特性” 和 “工作的宜人化”。
基于人体形态的人机界面
不同地区和人种、不同年龄和性别都具有不同的身体尺寸，为不同地区 和群体设计的汽车就要参考特定对象的人体参数。 人在生活和劳动中又具有各种不同的形态，人体在不同的姿态下工作， 全身的骨头和关节处于不同的相对位置，全身的肌肉处于不同的紧张状态， 心脏负担不同，疲劳程度也不同。 基于力学特性的人机界面 人体在不同的姿态下，用力的疲劳程度不同，操纵机器所需的力量应该 选择在对应姿态下不易引起疲劳的范围内。例如转向助力器就是为了减轻操 纵力而设计的。人体在不同的姿态下最大拉力、最大推力也不相同。
小知识：脑机接口 脑机接口，开启“心灵感应”时代
• 当冷天你感到口渴, 眼前立刻出现一杯热饮, 当 你从室外回来想要上网,电脑立刻自动启动,当 你想呼吸窗外的新鲜空气,窗子立刻打开……这 一切不用你命令，不用你操控，只要你想，意 念就能实现。这是不是很像科幻？但这可能就 是未来真正的智能时代。我们的心灵被感应， 意念在瞬间被兑现。

人机工程学第1章-概论

人机工程学第1章-概论

工 示凉（温度低）；红色表示热，但又表示“禁止”。
程 学
到底哪个灯亮表示是热开水呢？
例13 “同学，引路标牌这么写更好”
Ergonomics
38
图1-7 同学，引路标牌这么写更好
Ergonomics
第一章 概论
人 机 工 程 学
人机学问题比比皆是：床柜、桌椅、寝室、水房、浴室、 餐厅、超市、网吧、实习工厂、银行、邮局、学习文具、计 算机、手机、实验室、图书馆、运动场、公交车……无处不 在。
第一章 概论
人
机
工 程
引例
学
日常生活中的物品，从使用的角度看----
Ergonomics
合理吗？
Ergonomics
想过感受过这些问题吗？
人 机 工 程 学
3
Ergonomics
人 机
想过感受过这些问题吗？
工
程
学
从哪边开呀？
无所适从
开关和炉口如何对应？
一目了然
4
Ergonomics
第一章 概论 人 机 工 程 学
12
Ergonomics
人 机 工 程 学
人的能力和系统要求不匹配
13
Ergonomics
人 机 工 程 学
人和人造物的关系不断发展
14
人 机 工 程 学
古代人机关系
现代人机关系
第一章 概论 弹性人机关系
近代人机关系
人机工程迅速发展期
Ergonomics
15
Ergonomics
第一章 概论
人
39
第一章 概论
人
机
第二节 设计与人机工程学的关系
工
程

人机工程学第一章

人机工程学第一章
2008年8月，IEA发布了新的人机工程学定义： 人机工程学是研究系统中人(zhōngrén)与其他组成部分的 交互关系的学科，运用其理论、数据和方法进行设计，应达 致系统工效优化及人的健康、舒适之目的。
精品资料
日常生活中人机学问题的巡视
日常生活中的人机学问题(wèntí)无处不在，在日程生活中发现 和思考人机学问题(wèntí)的深广度，是检验本课程学习效果的标准 之一。
精品资料
布 氏 夫 妇 —— 砌 砖 作业实验
精品资料
人机学的形成和发展
• 第二次世界大战中尖锐的军械问题(wèntí)——人机学的诞生
飞机(fēijī)的 问题
其他兵器
以机器为中心转变为以人 为中心
器物设计必须与人的解剖学 、生理学、心理学条件相适 应
精品资料
人机学的形成和发展 • 向民用品等广阔(guǎngkuò)领域延伸——人机学的发展和成熟
2.公用产品、公共设施、公用空间设计时，该以什么样的人体尺寸为标准？
——尺寸百分位数
精品资料
产品设计中人体尺寸数据(shùjù)的应用方法
尺寸(chǐ cun)修正 量
功能修正量
心理修正量
穿着修正量
姿势修正量
操作修正量
精品资料
产品设计中人体(réntǐ)尺寸数据的应用方法
Ⅰ型产品尺寸设计（双限值设计）
精品资料
人机学的形成和发展
• 中国古籍(gǔjí)中的卓越论述
《考工记》
故攻国之兵欲短，守国(shǒu ɡuó)之兵欲长。攻国之人众，行地远，食饮饥，且 涉山林之阻，是故兵欲短。守国(shǒu ɡuó)之人寡，食饮饱，行地不远，且不涉 山林之阻，是故兵欲长。凡兵，句兵欲无弹，刺兵欲无蜎，是故句兵椑，刺兵抟 ，毄兵同强，举围欲细，细则校。刺兵同强，举围欲中，重欲傅人，傅人则密， 是故侵之。

第一章 人机工程学概述

第一章 人机工程学概述
25
计算机仿真方法
26
第四节 人机工程学体系及应用
一、学科体系
27
二、应用
范围
对象举例
例
子
机电设备
机床、计算机、农业机械
产品和工 具设计及 改进
交通工具 建筑设备 宇航系统 工作服装
飞机、汽车、自行车 城市规划、工业设施、工业与民用建 筑 火箭、人造卫星、宇宙飞船 劳保服、安全帽、劳保鞋
作业的设 计与改进
（1）飞机仪表设计的不合理，导致飞行员误操作； （2）操作装置设计的不合理，导致炮弹命中率低。
15
究其原因有三：
（1）武器设计忽视了人的心理和生理特性，仪表的 位置安排不当造成误读，一些结构不适应人操纵引起失 控，导致事故或降低命中率。
（2）操作者缺乏足够的训练、动作不熟练。在紧急 和复杂情况下，容易惊慌失措、手忙脚乱，从而导致事 故。
西欧：人类工效学（Ergonnmics） 原因：侧重于研究人类劳动规律——提高工作效率 ——反映学科本质&中立&希腊文 ——前苏联、日本（人间工学）、中国（人机工程学，
Man—Machine Engineering）仿效
3
二、人机工程学的定义
美国专家伍德：设备需考虑人的各方面因素——操作 上最小的代价求得最高效率
1.什么是人机工程学？叙述它的应用范围，并 举例说明。
2.按照人机工程学的观点，我们身边的机器、 工具、设备、环境以及我们的工作、学习有 哪些地方需要改进，试举例说明，并尝试分 析原因。
31
标准工作地 布局怎样
是否可以改进 更换环境改善环境 维护环境
操作者本身能 更换地点或改进布 否改进工作地 局或扩大面积
方法 时间
方法是否 得当

第一章人机工程学概论

第一章人机工程学概论

20世纪前期 （使人适应机器）
Frank , Lillian Gilbreth （人机学研究的先躯）：动作研究和车 萌 间管理研究。熟练操作与疲劳；工作间 芽 阶 的设计和残疾人使用设备的设计。
段
早 期 历 史
—
1945——1960年
职 业 的 诞 生 形 成 阶 段
（使机器适应人）
1945年美国军方成立--工程心理实室；
印度博帕尔毒气事件
印度博帕尔毒气事件
印度博帕尔毒气事件
印度博帕尔毒气事件
1990年以后
（人—机—环境系统的建立）
科 学 发 展 阶 段
人类空间站的建立；
计算机和计算机工程的应用；
药物器械设计和老年人产品设计；
人民生活和工作质量设计；
人类空 间站的 建立
计算机和计算机 工程的应用；
老年人产品设计
2 、工作环境：办公室工作环境 3 、居住环境：住宅的室内外环境 4、公共环境：城市公共空间、公共设施、 无障碍设计等
1、作业环境：生产劳动场所——安全措施等相关 内容，此内研究是人机工程学传统研究项目
2 、工作环境：办 公室工作环境—— 工作环境的尺度， 作业空间，工作人 员身体姿态，人与 家具，人与设备之 间的关系，工作安 全，室内光、色环 境，噪音，温湿度 ，工作空间划分设 计等
二、人机工程学研究的内容和方法
（一）人机工程学的内容
各国人机工程研究的基本状况—由于各国学科和 工业基础不同，各国人机工程的研究方向和侧重点 也有所不同，例如: 美国侧重工程和人际关系； 法国侧重劳动生理学； 前苏联注重工程心理学； 保加利亚偏重人体测量； 捷克、印度等注重劳动卫生学。
目前人机工程学的前沿领域研究包括： 人机关系； 人与环境关系； 人与生态； 人的特性模型； 人机系统的定量描述； 人际关系、直至团体行为、组织行为、 心理状态等方面的研究。

人机工程学1绪论

人机工程学1绪论
绪论
第一章 绪 论
§1 人机工程学的命名及定义 §2 人机工程学的起源与发展 §3 人机工程学的研究内容与方法 §4 人机工程学的学科体系及应用领域
2020/2/27
0
绪论
§1 人机工程学的命名及定义
一、人机工程学的命名 二、人机工程学的定义
2020/2/27
1
绪论
一、人机工程学的命名
美国：Human Engineering 人类工程学 Human Factors Engineering 人类因素工程学
目前人机工程学的前沿领域研究包括： 人机关系； 人与环境关系； 人与生态； 人的特性； 人机系统的定量描述； 人际关系、直至团体行为、组织行为、心理状态等 方面的研究。
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绪论
近期国内外人机工程学研究的方向： 工作负荷研究，包括体力活动、智力活动、工作紧张等因 素引起的生理负荷和心理负荷。 工作环境的研究，包括各种工作环境条件下的生理效应， 以及一般工作与生活环境中振动、噪音、空气、照明等因 素的人机工程学的研究。 工作场地、工作空间、工具装备的人机工程学的研究。 信息显示的人机工程学问题，特别是计算机终端显示中人 的因素研究。 计算机设计与人机工程学研究。 工作成效的测量与评定。 机器人设计的智能模拟等。 人- 机- 环境系统中心理学的研究。
在产品构思和设计阶段， 即考虑降低能耗、资源重复 利用和保护生态环境
考虑可拆卸、易回收、无 毒副作用及产生最少废弃物
为需求和环境设计，满足 可持续发展要求
绿色产品或绿色标志产品
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绪论
绿色设计的基本特征
环境协调性——产品开发与使用的过程中，对人类生态环境 与资源环境的协调有益程度。将环境问题与产品性能、造 型设计等共同考虑

人机工程学 第一章

人机工程学 第一章

4、第三次产业革命（1945——）：（以电子技 术的广泛应用为主要标志）
二战后，人机工程的研究中心转移到装 置设计方面。
二战前：人通过选拔训练适应机器。 二战后：机器设计适应人体因素。
于是生理学家、心理学家、医生和工程 技术人员共同研究解决武器和装备的最 优化设计，促进了人机工程学的形成和 发展。
3、学科内容
综合性强 涉及学科门类多——生理学、心理学、
行为科学、机械学、计算机科学、医学 ......
人机工程学学科体系
人机工程学
环境科学 人体科学
技术科学
生理学 心理学 劳动卫生学 人体测量学 人体力学
工业设计 工程设计 安全工程 系统工程
环境保护学 环境医学
环境卫生学 环境心理学 环境检测学
花生包装袋：“注意！内装有花生！”
儿童止咳药： 服药后不要开车， 也不要操作重型机械。
日本制造的某种食品加工机： 不得用于其它用途。
安眠药：注意！该药可能会导致疲倦。
飞机上的花生包装袋：“食用说明：打开包 装袋，然后食用。”
仿超人的服装：穿上这件衣服也不会让你飞 起来。
婴儿车：折叠幼儿车前，先把婴儿抱出来。
赖维铁：人机工程学是运用生理学、心理学和 其它有关学科知识，使机器和人相互适应，创 造舒适和安全的环境条件，从而提高工效的一 门学科。（《人机工程学》）
钱学森：人机工程是一门非常重要的应 用人体科学技术，它专门研究人和机器 的配合，考虑到人的功能能力，如何设 计机器，求得人在使用机器时整个人和 机器的效果达到最佳状态。（《系统科 学、思维科学与人体科学》）
容易出差错；如果有时间和精力，可以 处理意外事件，自我维护力强。
通信 效率ຫໍສະໝຸດ 只能用预定方式通信需外加功率；简单作业速度快、准确，新机械从设 计、制造到运转需要时间；即使坏了也不要紧

人机工程学 第一章

人机工程学 第一章

第一章著名人体工程学家伍德认为：“当人操作和控制系统能够的能力无法达到系统的要求时，人们就确认了人体工程学这门学科”人机关系和人家矛盾的演变分为三个时期：1.石器时代、青铜时代和农耕时代 2.迅猛发展的工业化时代 3.日新月异的信息时代早期历史~20世纪前期——经验人机工程学早期人机工程学以19世纪80年代和90年代初的工业化运动为起点泰勒——最早进行人和机器匹配问题研究的学者铁锹实验《科学管理原理》吉尔伯瑞斯——时间和动作研究手术研究莫斯特伯格——用实验方法进行人员挑选和培训从泰勒到莫斯特伯格的研究都对人机工程学起到了很大作用，但没有明确提出“使机器适应于人的思想”，而更多强调“使人适应于机器。

”1945~1960——科学人机工程学——人机工程学诞生在设计新型的装备时, 人的行为特征和能力极限应该是考虑的主要因素之一。

在这一思想指导下开展的人机关系的研究, 叫做人机工程学。

1960~现在——现代人机工程学现代人机工程学有三个特点：1）着眼于机械设备的设计，使机器的操作不超越人的能力极限，而不是让人去适应机器。

2）密切与实际应用相结合，通过严密计划设定的广泛实验性研究，进行具体的机械装备设计。

3）综合心理学、生理学、功能解剖学、物理学、数学、工程学各方面的知识。

研究方向：把人-机-环境作为一个整体来研究，从而获得系统的最高综合效能。

我国人机工程学的发展我国的人类功效学会成立于1989年，基础工作是在工业心理学和工程心理学领域展开的，在工业设计领域，人机工程学得发展几乎与设计的发展是完全同步的一部人机工程学的发展史其实就是“以人为本”的思想在工程和设计领域的运用和实践的历史从横向看，人机工程学是一门交叉性的学科，涉及心理学、生理学、解剖学、生物力学、工程学等国际人机工程学学会（IEA，International Ergonomics Association）给出的定义：人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的因素；研究人和机器及环境的相互作用；研究在工作中、家庭生活中与闲暇时怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率的学科。

人机工程学--第一章绪论

人机工程学--第一章绪论

人机工程学概论 起源与发展
到了60年代，经过战后的恢复阶段后，欧美各国进入了大规 模的经济发展时期，在这一时期由于科学技术的进步，使人机工 程学获得了更多的发展机会，许多用于战争的技术转向民用。同 时，在科学领域中，由于控制论、信息论、系统论和人体科学等 学科中新理论的建立，在本学科中应用新理论和新技术来进行人 机系统的研究应运而生。所有这一切，不仅给人机工程学提供了 新的理论和和新实验场所，同时也给该学科的研究提出了新的要 求和新的课题，从而促使人机工程学进入了系统的研究阶段。从 60年代至今，可以称其为现代人机工程学发展阶段。
人机工程学概论 起源与发展
学科在国内的发展情况
本学科在国内起步虽晚，但发展迅速。人机工程学的研究在20世纪 30年代开始即有少量和零星的开展，到60年代初，也只有在中科院、中 国军事科学院等少数单位从事本学科中个别问题研究，而且其研究范围 仅局限于国防和军事领域。但是，这些研究却为我国人机工程学的发展 奠定了基础。十年动乱期间，本学科的研究曾一度停滞，直至70年代末 才进入较快的发展时期。 随着我国科学技术的发展和对外开放，人们逐渐认识到人机工程学 研究对国民经济发展的重要性。目前，该学科的研究和应用已扩展到工 农业、交通运输、空间技术、医疗卫生以及教育系统等国民经济的各个 部门，由此也促进了本学科与工程技术和相关学科的交叉渗透，使人机 工程学成为既有深厚理论基础又有广泛应用领域的边缘学科。
人机工程学概论
第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章 第9章 第10章 第11章 第12章
人机工程学概论 人体测量与数据应用 人体感知与运动系统 人的心理与行为特征 人机的信息界面设计 工作台椅与工具设计 作业姿势与动作设计 作业岗位与空间设计 人与环境的界面设计 事故控制与安全设计 人机系统总体设计 人机工程发展趋势

人机工程学 第一章

人机工程学 第一章
如飞机驾驶、核电站、太空中的工作 与生活、全球定位系统等。
2019/11/26
人机工程
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1.4人机工程学研究内容
5、计算机软件中的界面设计问题 如屏幕显示、键盘设计、操作系统的 评价、计算机的物理环境、说话式输 入方式。
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人机工程
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1.4人机工程学研究内容
6、生产领域的人机工程学问题
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人机工程学
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2）动作研究：Gilbreth基本动作研究。
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人机工程学
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动作研究之父:弗兰克·吉尔布雷 思
动作研究：也叫工作研究、工作设计或是方 法工程。其研究的对象都是在工作中，如何 找出最简最优的方法，以最少的动作最终达 到节约人力、提高效率、充分降低时间成本 以达到提高经济效益的目的。
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人机工程
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1.4人机工程学研究内容
1.4.5目前国内外重点研究方向
1、工作负荷研究，包括生理和心理负 荷。工作成效的测定与评价。
2、工作场地、工作空间、工具装备的 人机工程学研究。
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人机工程
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1.4人机工程学研究内容
3、作业环境的研究。 4、尖端技术领域中的人机工程学
其它定义
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人机工程导论
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1.1人机工程学的起源与定义
定义特点
1）研究应用学科范围 2）应用领域 3）研究内容:效率;安全与舒适
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人机工程导论
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人机工程导论
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1.2人机工程学发展的几个
阶段

人机工程学 第一章 总论

人机工程学 第一章 总论
• 日本人机工程学着重从系统论的角度看待人，把 人看作系统的一部分去研究，力图研究出一套技 术手段来提高人本身的能力。
西安工程大学
人机工程学
第二节 人机工程学的起源与发展
• 我国的人机工程学研究起步较晚， １９３５年陈 立和周先庚等在中央研究院和清华大学研究过工作 疲劳、劳动环境等问题。６０年代对铁路信号、飞 机仪表也做过人体工程学方面的研究，由于１０年 动乱中断。１９８５年成立了中国人类工效学标准 化技术委员会和心理学会工业心理学专业委员会。 １９８４年国家科工委成立了军用人－机－环境系 统工程标准化技术委员会。１９８９年成立了“中 国人类工效学学会”。近年人体工程学的研究在我 国许多领域已经取得了显著的发展。但是，与先进 国家比较，人机工程学基础理论、方法论以及成果 的应用还有相当大的差距。人机工程学思想的教学 和科普工作必须加强。
• 同时，在科学领域中，由于控制论、信息论、系统论 和人体科学等学科中新理论的建立，在本学科中应用 “新三论”来进行人机系统的研究便应运而生。所有 这一切，不仅给人机工程学提供了新的理论和新的实 验场所，同时也给该学科的研究提出了新的要求和新 的课题，从而促使人机工程学进入了系统的研究阶段，
使学科走向成熟。
• 这一阶段，人机关系的特点：通过选拔与培训，使工 人适应机器。
• 其工作的重要意义在于，提高工效的观念从此不再是 一种自发的思维倾向，它已开始建立在科学实验的基 础上，具有现代科学的形态。
西安工程大学
人机工程学
第二节 人机工程学的起源与发展
• 二、科学的人机工程学(诞生阶段)
• 这一阶段又称为人机工程学的诞生和成长阶段。大致 是从第二次世界大战开始及战后的十几年。由于军事 方面的需要，人机关系的研究，结合了生理学、心理 学、人体测量学、生物力学等学科方面的知识。

第1章人机工程学[1]

第1章人机工程学[1]

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第1章人机工程学[1]
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第1章人机工程学[1]
1.3.2 研究方法
•1. 观察法 可借助摄影或录象 •2. 实测法 借助仪器进行实际测量，见图1-1 3. 实验法 在实验室或作业现场进行多次反复观 测，见图1-2 •4. 模拟和模型试验法，见图1-3 •5.系统综合分析法
学的方法。 •人体工程学正是这样的一门关于 “人”的学科。
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第1章人机工程学[1]
1.1 人机工程学的命名与定义 人体工程学（Human Engineering)：
研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科。 1.1.1 学科的命名
1. 人机工程学 2. 人因工学（Human Factors） 3. 工效学 Ergonomics＝ergon（工作、劳动）＋nomos（规律、规则） 3. 生命科学工程（Life-Scineces-Engineering) 4. 生物力学（Biomechanics) 5. 人体状态学（Human Conditioning） 6. 人-机-系统（Man-Machine System） 人体工程学在国外由于研究的方向不用，因而产生了很多部用或意义相 近的名称。同时不同的名称所研究的重点也略有差别
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第1章人机工程学[1]
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第1章人机工程学[1]
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第1章人机工程学[1]
从室内角度来看，人体的运动器官和感觉器 官与活动的关系最密切。
人体工程学的研究意义： 1）为确定空间范围提供依据。
在确定空间范围的同时，搞清楚使用这个空 间的人数，每人需要多大的活动面积，空间内有 哪些家具设备以及这些家具和设备需要占用多少 面积等。

1安全人机工程学第一章

1安全人机工程学第一章

课程要求 • 1、掌握安全人机工程的基本概念、基本理论，领会“人机结 合面”的含义。 • 2、掌握人体参数、人的生理、心理及生物力学特性。 • 3、掌握作业时的生理变化、疲劳的机理、测量及改善方法。 • 4、掌握人机功能特性及人机功能分配原则。 • 5、掌握显示器、控制器、作业姿势、作业空间和作业环境的 设计要求与设计方法。 • 6、具备对人机系统进行安全设计的初步能力。 • 7、具备对一般人机系统进行安全检查与评价的能力。
课程学时分配
• 整个教学过程由课堂授课、自学二个环节组成。授课
采用多媒体教学形式。 • 课程教学时间1-9周，总时数34学时 • 考试时间11周
参考书
• 撒占友，程卫民《安全人机工程学》（教材）中国矿业大学 出版社 • 欧阳文昭、廖可兵《安全人机工程学》煤炭工业出版社 • 李红杰、鲁顺清《安全人机工程学》中国地质大学出版社 • 谢庆森、王秉权《安全人机工程学》, 天津大学出版社 • 丁玉兰《人机工程学》，北京理工大学出版社 • 刘东明、孙桂林《安全人机工程学》中国劳动出版社 • 臧吉昌《安全人机工程学》化学工业出版社 • 石金涛等《安全人机工程学》上海交通大学出版社
经验人机工程学 孕育期_小结
这一时期研究的核心是最大限度地挖掘人的操作 效率。从对待人机关系这个基本方面考察，总体来看 是要求人适应于机械设备，即以机械设备为中心进行 设计；研究的主要目的是选拔与培训操作人员。这在
基本学术理论上与现代人机学是南辕北辙，存在对立
的。因此，应该把这段时期 看作人机学的孕育期。
信息，使人易于辨识，改善机械设备的控制装置，使人易于
控制，排除不良环境对人机系统的影响，从而建立一个合理 可行的方案使人-机-环境系统达到最优化的配合，充分发挥人 与机的作用，做到人尽其力，机尽其用，环境尽其效，使整 个系统安全、可靠、高效，以保证操作者在健康、舒适的环

1.第一章 人机工程学绪论

1.第一章 人机工程学绪论

容
注视率 92% 82% 64% 45% 22%
文章文字（Articles text） 文章文字（ ）
标题广告（ 标题广告（Banner Ads） ） 图形（ 图形（graphics） ）
多功能把手设计试验
坐姿舒适性分析 坐姿研究装置
4、模拟和模型试验法 、
操作训练模拟器； ♦ 操作训练模拟器； 机械模型。 ♦ 机械模型。 人体模板。 ♦ 人体模板。
使机器适应于人 利用所掌握的基本原理， 利用所掌握的基本原理，进行具体的机械装备设计 多学科合作
1.4 人机工程学研究方法
1、人机工程学研究的目的 、 提供符合人类生理、心理特性的机与环境； 提供符合人类生理、心理特性的机与环境； 使机与环境使用舒适； 使机与环境使用舒适； 减少作业中的疲劳； 减少作业中的疲劳； 提高作业效率与安全度
1.3 人机工程学历史与发展
1、经验人机工程学阶段 、
2、科学人机工程学阶段 、 泰罗的科学管理法 ——泰罗（ W. Taylor ）的铁锹作业实验 在传统管理方法的基础上，首创了新的管 理方法和理论，并据此制订了一整套以提 高工作效率为目的的操作方法，考虑了人 使用的机器、工具、材料及作业环境的标 准化问题 。
1.1 人机工程学在国内外的研究现状
美国：研究性 实用性 美国：研究性+实用性 英国：实用性研究（ 英国：实用性研究（ergonomics） ） 苏联： 苏联：标准化 日本： 日本：感性工学 中国： 中国：
1.2 人机工程学定义
1、定义
2000年8月，国际人机工程学会（International 年 月 国际人机工程学会（ Ergonomics Association）对本学科所下的定义 ） 为： 人机工程学是研究人与系统中其它因素之间的相互 人机工程学是研究人与系统中其它因素之间的相互 作用，以及应用相关理论、原理、 作用，以及应用相关理论、原理、数据和方法来设 计以达到优化人类和系统效能的学科。 计以达到优化人类和系统效能的学科。 人机工程学专家旨在设计和优化任务、工作、产品、 人机工程学专家旨在设计和优化任务、工作、产品、 环境和系统，使之满足人们的需要、能力和限度。 环境和系统，使之满足人们的需要、能力和限度。

人机工程学培训课件-第1章 绪论人机工程概述

人机工程学培训课件-第1章 绪论人机工程概述
Chapter 1 绪论
到了60年代，日本及欧美各国进入了大规模的经济发 展时期，科学技术的进步，使人机学获得更多的发 展机会；在本学科中应用“新三论”进行复杂人机 系统研究；从而使本学科进入了系统研究阶段，这 一阶段称之为现代人机学发展阶段。
三、学科体系与研究领域
1. 人机工程学学科体系
人机工程学培训课件-第1章 绪论人机工程概述
人机工程学培训课件-第1章 绪论人机工程概述
9
人机工程学培训课件-
Chapter 1 绪论
★ 关于其定义至少应包含以下三个方面：
Focus （研究核心或焦点）--- ？ Focuses on human beings and their interaction with ……
Objectives（研究目标或目的）--- ？Are to enhance the effectiveness and efficiency and to enhance certain desirable human values ……
系统绩效问题。（参教材P1）
• 由于各国学者所研究的具体内容和目的不同，因而 出现了各种不同的名称和定义。
人机工程学培训课件-第1章 绪论人机工程概述
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人机工程学培训课件-
Chapter 1 绪论
本章内容： 一、学科的名称与定义 二、学科的产生与发展 三、学科体系与研究领域 四、研究方法 五、对于本课程学习的要求
人机工程学培训课件-第1章 绪论人机工程概述
12B. Woodson则认为人机学研究的是人与机器相 互关系的合理方案，亦即是人的知觉显示、操纵控 制与人机系统的设计及其布置和作业系统的最佳组 合，其目的在于获得最高的效率，并使工作人员在 作业时感到安全和舒适。

第1章 人机工程学概述

第1章 人机工程学概述

第一章人机工程学概论1.1 人机工程学人机工程学是研究“人－机－环境”系统中“人”与“机”、“环境”之间相互关系的学科。

这里“机”主要是指人造产品，包括用品、器械、界面乃至建筑等，“人”是这些产品的使用者和操作者，“环境”则包括影响人与产品发生作用的温度、湿度、照明和噪声等外部因素。

研究人机工程学的目的，是根据人的生理、行为、认知、心理乃至情感等各方面的特性，运用系统工程的观点和方法分析研究人与产品、人与环境之间的相互作用，合理地设计和安排对人们生产与生活中的信息显示、操纵控制、作业器具、作业空间、作业方式、作业环境，保障人的安全与健康，提高人的工作效率与质量，实现人的舒适与愉悦，使“人”、“机”、“环境”的配合达到最佳状态。

人机工程学是一门跨越和交叉多门学科的边缘学科。

理解人的特性，需要生物学、生理学、医学、认知学、心理学等作为基础；设计适应人的产品，需要工程、设计、艺术等领域的知识、方法和技术；规划人的行为，需要管理学、社会学等作为依据；安排适宜人的环境，则需要考虑环境科学、美学等方面的因素。

人机工程学在现代社会的日常生活到劳动生产中都有着非常广泛的应用范围。

小到一柄牙刷、一把剪刀，大到一辆汽车、一台机床；小到一副桌椅、一个办公室，大到一栋住宅、一条流水线，都需要运用人机工程学的原理和方法协调其中人与产品、环境之间的关系。

目前人机工程学已经在工业设计、机械设计、服装设计、环境设计、建筑设计、城市规划等众多学科中成为重要的支柱。

由于其学科内容的综合性、涉及范围的广泛性以及学科侧重点的不同，该学科的命名具有多样化的特点。

例如，在欧洲该学科多称为人类工程学或工效学（Ergonomics）；在美国称为人类工程学（Human Engineering）或人因工程学（Human Factors Engineering）；在前苏联称为工程心理学；在日本称为人间工学。

此外，还有一些国家称为人体工程学、人机工程学、人机控制学、机械设备利用学、宜人学等。

第1章 人机工程学概论

第1章 人机工程学概论
学、热力学等工程技术的原理设计上；在人机关 系上是以选择和培训操作者为主，使人适应于机 器。
1.2.2 科学人机工程学（二次大战~50年代末）
由于设计不当和缺乏训练，导致了较多意外事故 的发生，这使人们意识到“人的因素”的重要性， 意识到只有工程技术知识是不够的，还必须有生 理学、心理学、人体测量学、生物力学等学科方 面的知识。
人机工程学
第1章 人机工程学概论
1.1 人机工程学的命名与定义
人机工程学（Man-Machine Engineering)： 研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科。
1.1.1 学科的命名 1. 人类工程学Human Engineering 2. 人因工程学Human Factors Engineering 3. 工效学 Ergonomics＝ergon（工作、劳动）
＋nomos（规律、规则）
1.1.2 学科的定义
研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心 理学等方面的各种因素；
研究人和机器及环境的相互作用； 研究在工作中、家庭生活中和休假时怎样统 一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适性等问 题的学科。
1.2 人机工程学的起源与发展
1.2.1 经验人机工程学（20世纪初~二次大战） 特点：机械设计的的主要着眼点在于力学、电
、工程学各方面的知识。 研究方向：把人-机-环境作为一个整体来研究，从而
获得系统的最高综合效能。
3 人机工程学的研究内容与方法
1.3.1 学科的研究内容 研究内容具有多样性、应用性和灵活性，如图
1-1所示。主要包括以下几个方面： 人体特性的研究 机器特性的研究 环境特性的研究 人-机关系的研究 人-环境关系的研究 机-环境关系的研究 人-机-环境系统性能的研究

人机工程学第一~二章

人机工程学第一~二章

6、观察分析法
7、系统分析评价法：将人-机-环境系统作为
综合系统 国际工效学联合会（IEA，International Ergonomics Association）提出
二、人机工程学的一般研究程序
1、确定目标
2、收集资料。注意（1）广泛收集 （2）具有连续性和准确性
（3）科学整理
3、血液再分配
安静时，内脏多 作业时，肌肉多 4、血液成分：安静时，血糖100mg/100ml
轻度作业，血糖稳定 强度较大作业，血糖降低 到50mg/100ml时，停止作业 乳酸：安静时，10~15mg/100ml 中等强度，略增加 大强度可达100~200mg/100ml
第三节 劳动强度等级的划分
一、能量代谢：人体内



的能量产生、转移或消 耗 分三种：基础代谢量， 维持生命所必须的 安静代谢量， 维持某一自然姿势时的 能量代谢量， 作业时的 三种代谢量的关系
基础代 维持体 作业所 谢量 位所增 增加的 加的代 代谢量 谢量
安静代谢量 能量代谢量
1、基础代谢量
一、研究任务
1、人的工作：肌肉工作、感知工作、智能工
作 2、主要任务：对人-机-环境研究，建立实用 方案，使人舒适、安全、健康，提高人的能 力，提高工效
二、研究范围
1、产品应遵循的人机工程学标准
2、人、机器的合理分工及相适应的问题 3、人在操作环境中的工作成效问题
系统反应时（System Reaction Time，SRT）
记忆负荷（Memory Load，ML） 4、人对环境的生理、心理反应，创造舒适、
安全、健康的作业环境 5、人-机-环境系统的组织原则

人机工程学第一章

人机工程学第一章

What's in a Name?
The description of Human Factors put forth by one of the founders of the field, Alphonse Chapanis, to wit: "Human factors is a body of knowledge about human abilities, human limitations, and other human characteristics that are relevant to design. What we do is human factors engineering, which I define this way— Human factors engineering is the application of human factors information to the design of tools, machines, systems, tasks, jobs, and environment for safe, comfortable, and effective human use.“ We will also follow Dr. Chapanis in considering Human Factors as synonymous with Ergonomics. "Whether we call ourselves human factors professionals or ergonomists is mostly an accident of where we happen to work and where we were trained. We are all—human factors professionals and ergonomists—ultimately concerned with trying to shape the world in which we live so that it will better suit us and our needs.“
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人机工程学
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1.2人机工程学发展的几个
阶段
我国古代的例子
1） 《冬官考工记》，商周 时代，按人体尺寸制造 各种工具和车辆。
2） 《黄帝内经》对人体尺 寸的测量方法、测量部 位、测量工具、尺寸分 类有详细的说明。
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人机工程学
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1.2人机工程学发展的几个阶段
❖ 1.2.2人机工程学的早期发展(18001945) 1、人机工程学的发展和技术进步 是交织在一起的。 1）技术突破，建立产品设计平台； 根据人的需求对技术进行完善。 创造新需求-酝酿新技术突破。 2）鼠标发展实例:机械\光电\无线
其它定义
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人机工程导论
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1.1人机工程学的起源与定义
定义特点
1）研究应用学科范围 2）应用领域 3）研究内容:效率;安全与舒适
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人机工程导论
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1.2人机工程学发展的几个
阶段
❖1.2.1从人类史看人机工程学起源和发展
人与工具
1）人制造工具的目的：满足使用需求 2）工具适合人生理特点：顺手、合手 3）工具适合人心理特点：喜欢 4) 挖掘需求是创造的基础
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人机工程学
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2）动作研究：Gilbreth基本动作研究。
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人机工程学
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动作研究之父:弗兰克·吉尔布雷 思
❖ 动作研究：也叫工作研究、工作设计或是方 法工程。其研究的对象都是在工作中，如何 找出最简最优的方法，以最少的动作最终达 到节约人力、提高效率、充分降低时间成本 以达到提高经济效益的目的。
工效学
1.1人机工程学的起源与定义
❖1.1.1人机工程学在不同国家的发展
1、人机工程学在美国的发展 1）人类工程学(Human Engineering) 2）人的因素工程学(Human Factors Engineering)
2、人机工程学在欧洲的发展 人类工效学(Ergonomics)
3、日本人机工程学的发展 1）人间工学 2）情感工程学
❖ 动作研究的关系：即动作与时间的关系，动 作与人体的关系，动作与产品的关系。
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人机工程学
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砌砖作业试验
1911年，美国学者F·B基尔布莱特对建筑工人 砌砖作业进行了试验。他用快速摄影机将工人 砌砖动作拍摄下来，然后对动作过程进行分析 研究，哪些动作必需，哪些动作多余，去掉多 余的无效动作，提高有效动作的效率，这就是 著名的动作研究。结果使工人的砌砖速度由当 时的每小时120块提高到350块。
等因素。而非战斗损伤中绝大部分都是自毁的，可以看出比例非常之高。
德国也好不到哪里去，德国的两大战斗机王牌，击坠数各超过150架的莫
尔德斯和马尔塞尤，都是坠机而死，德国一共生产了11万架飞机，基本损失
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人机工程学
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1.1人机工程学的起源与定义
4、国内对人机工程学的研究
1）工效学（人类工程学）：管理 2）工程心理学：心理学 3）人机工程学（安全、设计）：工程技术 4）人体工程学：服装设计 5）人因学（宜人学）
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1.1人机工程学的起源与定义
国内人机工程学称谓的特点
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1.2人机工程学发展的几个
阶段
2、工业革命后期随着大规模的工业化 对生产效率的研究引发的工效学 (ergonomics)的研究。
1）时间研究(Time Study) : 以设计最佳 工作方法为目的对作业动作和时间进行 的测定和研究。创始人是F.W.泰勒。
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1.2人机工程学发展的几个
阶段
3）研究学科：心理学为主 4）特点：人机关系以选择和培训操作者为
主，使人适应于机器。
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1.2人机工程学发展的几个阶段
❖1.2.3人机工程学职业出现1945-1960
1、1945年、美空军建立工程心理学实验室。
第一章人机工程学起源与发展
1.1人机工程学的起源 1.4人机工程学研究内
与定义
容
1.2人机工程学发展的 1.5人机工程学研究方
几个阶段
法
1.3人机工程学的应用 1.6人机工程学研究实
领域
例
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欧洲
美国
人机工程学
日本
在不同国家的发展
中国
人因学 人体工程学 人机工程学 工程心理学
第二次世界大战即将结束的1945年，美国陆军航空团和美 国海军都建立了工程心理学实验室。代表人物：阿尔方 斯·查帕尼斯；主要研究缺氧症、高空病、高加速力、突然 减压与夜间飞行等问题。他在处理他那个时代飞员驾驶先 进的军用飞机进行作战时所遇到的困难问题方面尝到了应 用研究的滋味。第二次世界大战结束后，他所在的实验室 进行了视觉与暗适应的研究，并取得很大成果。
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人机工程学
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二战飞机非战斗损伤的几率非常高，就拿盟军来说吧，盟军二战中损失飞
机88,300架（其中因作战原因损失 43,100架）,包括损失轰炸机17,900架（战
损10,000架）,损失地面攻击机23,600架（损12,400架）,损失战斗机46,800架 (
战损 20,700架）。非作战原因是指误伤，自毁以及在机场未起飞就被击毁等
1）不同学科根据自身对人机工程学 的研究特点进行各自命名。
2）学科命名多样化、学科边界模糊。 3）体现边缘、交叉学科特点。
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人机工程学
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1.1人机工程学的起源与定义
❖1.1.2 IEA（国际人类工效学学会）人机工程学 的定义
人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生 理学和心理学等方面的各种因素;研究在工作中、家 庭生活中和休闲时怎样统一考虑工作效率、人的健 康、安全和舒适等问题的学科。
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铁锹作业试验
1898年，美国学者F·W泰罗对工人的操作动作进 行了细致的观察和分析，以确定合理的工作方法 选取合适的工具，规定标准的工时定额，以提高 劳动效率。他用形状相同而铲量不同的四种铁锹 （5kg，10kg，17kg和30kg），试验结果表明， 用10kg的铁锹铲煤效率最高。他做了许多试验， 终于找出了铁锹的最佳设计方案，并找出搬运煤 屑、铁屑、砂子和铁矿石等松散粒状材料时每一 铲的最适当重量。